Neutronenster

Bij sterkernen met een massa groter dan de Chandrasekhar limiet (1.44 Msun) is de degeneratiedruk niet in staat de gravitatiekracht te weerstaan en wordt de materie zo in elkaar gedrukt dat protonen en electronen met elkaar combineren tot neutronen onder afgifte van beta straling. Er onstaat een gedegenereerd neutronen "gas" en de wetten van de kwantummechanica voor zo'n gedegenereerd neutronengas beschrijven de toestand. Omdat de toestandsvergelijking voor een neutronengas bijna dezelfde is asl die voor een eletronengas zal ook een neutronenster een massalimiet hebben (analoog aan de Chandrasekhar limiet voor witte dwergen): neutronensterren met grotere massa's hebben een kleinere straal. Deze limiet voor een neutronenster is ongeveer 5 Msun.  Zie ook de link https://www.astro.uva.nl/encyclopedie/compobj.html
 

In de praktijk vormt de kern van een ster die zwaarder is dan ongeveer 4 keer de massa van de zon is aan het eind van haar leven een neutronenster. Dit speelt zich af in korte tijd tijdens de supernova-fase, nadat Fe fusie explosief heeft plaatsgevonden
 

Zo'n neutronenster heeft een afmeting van 10 - 20 km en aan massa van een paar zonsmassa's, zodat we te maken hebben met dichtheden van ~1018 kg/m3.  Dit is net zo groot als de massa van alle mensen op aarde in één kubieke centimeter gepropt!
 

Een dergelijke neutronenster heeft een heel sterk magnetisch veld en roteert snel (door behoud van hoekmoment neemt de rotatie van de sterkern sterk toe als deze samentrekt tot een afmeting van ~10 km). In dit snel roterende magneetveld kunnen vrije electronen in de omgeving worden versneld en aanleiding geven tot  synchrotron straling. Deze straling wordt voornamelijk uitgestraald langs de polen van de roterende neutronen ster, zodat we alleen emissie van zo'n object ontvangen als deze stralingsbundel door ons gezichtsveld zwiept. Net als de lichtbundel van een vuurtoren. Dit betekend dat het signaal een pulserend karakter zal hebben, en daarom worden zulke roterende neutronensterren pulsars genoemd. De meeste pulsars zijn  alleen op radiogolflengtes te detecteren. Slechts een pulsar is ook optisch en in het infrarood te zien en dat is de pulsar die geassocieerd is met de Krabnevel.

Fascinerende opnames van de pulsar in de Krabnevel zijn te vinden op de site van de Hubble Space Telescoop. De link is:
http://oposite.stsci.edu/pubinfo/PR/96/22.html      (Zie ook http://www.seds.org/messier/more/m001_hst.html ) en http://chandra.harvard.edu/press/crabfact.html )